Nader onderzoek naar oxydatie van veengronden, literatuuroverzicht en metingen aan veenmonsters

ro

I '

0

c

I

c Q) Cl) c c Q) Cl) ro ~ Cl) c "0 ::> 0 ..c .!{! ::> ..c '-Q) ~ ro ~ ::> u '-0

~

ALTERRA.

Wageningen Universiteit & Research centre Omgevingswetenschappen Centrum Water & Klimaat Team Integraal Waterbeheer

ICW nota 1620 mei 1985

NADER ONDERZOEK NAAR OXYDATIE VAN VEENGRONDEN, LITERATUUR-OVERZICHT EN METINGEN AAN VEENMONSTERS

W. Otten

Nota's van het Instituut ZlJn in principe interne communicatie-middelen, dus geen officiële publikaties.

Hun inhoud varieert sterk en kan zowel betrekking hebben op een eenvoudige weergave van cijferreeksen, als op een concluderende discussie van onderzoeksresultaten. Inde meeste gevallen zullen de conclusies echter van voorlopige aard zijn omdat het onderzoek nog niet is afgesloten,

BP.paalde nota's komen niet voor verspreiding buiten het Instituut in aanmerking

VOORWOORD

Voor U ligt het resultaat van onderzoek naar de oxydatie van veen welke ik als LH student bodemscheikunde gedurende mijn 6 maanden durende stage aan het ICW bij J.W. Bakker (afd. Luchthuishouding) heb verricht.

Veenland zakt zelfs bij een ondiepe ontwatering voornamelijk ten-gevolge van oxydatie met een snelheid van 2 mm per jaar. Peilverlagingen, welke worden toegepast om aan de huidige eis van produktiviteit en

draagkracht te voldoen, veroorzaken een verdrievoudiging hiervan. De steeds wederkerende aanpassingen aan het zakkende maaiveld van ontwateringsHerken, wegen en gebouwen is een kostbare zaak.

Onderzoek naar de oxydatie van veen moet tot doel hebben: - maatregelen te vinden om deze zakking van weiland, waarop

econo-misch bocren mogelijk blijft, te beperken;

- prognose te geven van de invloed van de gebruikelijke cultuurmaat-regelen op de zakking voor nog niet onderzochte situaties, zodat ook daar kosten tegen baten van bijvoorbeeld een peilverlaging kunnen worden afgewogen.

In het karler van dit onderzoek zijn mijn werkzaamheden de volgen-de geweest:

1) een inventarisatie van zakkingen welke in diverse veenweidegebieden optrerlen;

2) een inventarisatie van liter a tuur betreffende het oxydatieproces; 3) metingen van oxydatie aan één diep ontwaterd veenprofiel;

4) chemische karakterisering van het veen van ditzelfde profiel. Er is gekeken naar slechts één profiel wat mede als doel had te kijken naar wat, waar, hoe gemeten wordt. Om gemaakte fouten niet weer te maken, zijn methoden en resultaten uitvoerig beschreven en zullen er naast conclusies vele vragen naar voren komen, welke voorals-nog onbeantwoord blijven.

I N H 0 U D

SAMENVATTING 1 • INLEIDING

1.1. Algemeen

1. 2. Componenten van zakking

1.2.1. Klink

1.2.2. Krimp

1. 2. 3. Oxydatie 2. INVENTARISATIE ZAKKING

2.1. Inleiding

2.2. Metingen van zakkingen

2.2.1. Metingen van zakking in het veld 2.2.2. Berekening van zakking op grond van

minerale samenstelling

2.2.3. Berekening van zakking door oxydatie uit extra N-leverantie

2.3. Inventarisatie van de zakking in de diverse veenweidegebieden

2.3.1. Inleiding

2.3.2. Relatie grondwaterstand-slootpeil 2.3.3. Veenweidegebied Zegveld

2.3.4. Veenweidegebied Hoenkoop

2.3.5. Veenweidegebied Alblasserwaard (Bleskens-graaf)

2.3.6. Veenweidegebied Paaslo Oldemarkt 2.3.7. Conclusies blz. 3 3 4 4 5 5 7 7 7 7 8 10 11 11 11 12 18 23 27 28 Alterra-WUR

2.4. Oxydatie

2. 4. 1. Algemeen

2.4.2. Micro-organisme in de bodem

2.4.3. Invloed van diverse uitwendige factoren op oxydatie van organische stof

2.4.4. Berekening zakking door oxydatie bij gegeven grondwaterstand en temperatuur

2.4.5. Beheersing van de oxydatie van veen 3. MONSTERNAME EN MEETMETHODE

3.1. Inleiding 3.2. Monstername

3.2.1. Materiaal

3.2.2. Methode van monstername

3.2.3. Gegevens omtrent de monstername

3.2.4. Behandeling van het veen na monstername voor het meten

3.3. Meting van de oxydatie van de veenmonsters 3.3.1. Principe

3.3.2. Meetopstelling 3.4. Ve flowmeting

3.4.1. Methode

3.4.2. Verandering van de flow door het C0 2 opvangbuisje

3.4.3. Invloed van de flow op de oxydatie en de instelling van het evenwicht

blz. 29 29 32 34 38 41 43 43 43 43 44 44 45 46 46 46 47 48 48 48 3.5. Meting van de oxydatie door 0

2 verbruik bepaling 50

3.5.1. Methode 50

3.5.2. Berekening van het verbruik 50

3.5.3. Fouten in de 02 meting 51

3.6. Bepaling van het C0

2-verbruik 51

3.6.1. Methode 51

3.6.2. Berekening 52

3.6.3. Fouten in de

co

₂-meting 52

3.7. Bepaling luchtvolume 53

3.8. Bepaling van het vochtgehalte en de zuigspanning 54

blz. 4. RESULTATEN VAN DE OXYDATIEMETING VAN HET VEEN

(ZEGVELD PERCEEL 3) 55

4.1. Inleiding 55

4.2. Fysische gegevens van het veen in de monsterpotten 55 4.3. Het 0₂ verbruik

4.4. De

co

₂-produktie

4.5. Het verloop van de oxydatie in de tijd

4.5.~. Het oxydatieverloop in de tijd voor monsters

boven het grondwater en de invloed van de zode hierop

4.S.2. Het oxydatieverloop in de tijd voor monsters onder het grondwater

4.5.3. Het evenwichtsniveau 4.6. De

o

₂

;co

₂-verhouding

4.7. De invloed van de temperatuur 4.8. Invloed van het vochtgehalte

4.9. Berekening van de relatieve afbraaksnelheid van het veen R

4.10.Berekening daling van het maaiveld uit metingen

58 61 61 61 63 64 66 66 67 68 van oxydatiesnelheden 69

4.11.Conclusies en enkele punten voor verder onderzoek 72

4.11.1. Conclusies 72

4.11. 2. Punten voor verder onderzoek 73

5. CHEMISCHE ~AMENSTELLING VAN HET VEEN 74

5.1. Inleiding 74

5.2. Samenstelling organische stof 75

5. 3. Methode 79

5.3.1. Algemeen 79

5.3.2. Alcohol extraheerbare fractie 80

5.3.3. De wateroplosbare fractie 81

5.3.4. Hydrolyse met verdund zuur, 2% HCl 82

5.3.5. Hydrolyse met geconcentreerd zuur H₂

so

4 83

5.4. Resultaten 83

5.5. De verdeling van de organische stof in fracties

vergeleken met de relatieve afbraaksnelheid 84

blz. 5.6. De invloed van de C/N-verhouding op de

afbraak-snelheid 87

5.7. De C/N-verhouding van het veen op Zegveld perceel 3 88 5.8. N-leverantie bij afbraak bij gegeven

C/N-ver-houding 89

5.9. Conclusies en punten voor verder onderzoek 90

6. CONCLUSIES 91 7. LITERATUUR BIJLAGEN: 1. 2. 3. 4.

Ligging Zegveld, Hoenkoop Bleskensgraaf en Paaslo

Ligging van de percelen op Zegveld Ligging van de percelen op Hoenkoop Ligging van de percelen op Bleskensgraaf

93

96 97 98 99

SAMENVATTING

ALJERRA.

Wageningen Unive .. iteit & Research cenrrt

Omgevingswetenschappen Centnun Water & Klimaat

Team Integraal Waterbeltetr

Sinds het in ontginning nemen van de veengronden zijn deze gaan zakken door krimp, klink en oxydatie. Alle nemen toe bij toenemende ontwatering, waarbij krimp en klink voornamelijk in de eerste jaren na ontwatering optreden en oxydatie langere tijd doorgaat. Door deze oxydatie is de afgelopen 900 jaar al 2 meter veen verdwenen. De lagere grondwaterstanden, welke met de huidige wijze van bedrijfsvoering, die een grotere draagkracht van dit weiland vraagt, worden gehandhaafd, zorgen voor nog snellere verdwijning van dit veen. De zakkingen

welke het gevolg zijn van oxydatie variëren nu van 1 mm tot 7 mm per jaar, afhankelijk van de grondwaterstand en de veensoort. Voorts is hierbij van belang of het veenprofiel al dan niet een kleidek heeft wat dan weer zijn effect heeft met name op de luchthuishouding en daarmee op oxydatie. Voorts blijkt dat peilverlagingen van 70 naar

100 cm meer toename in oxydatie veroorzaken dan peilverlagingen van 40 naar 70 cm, hetgeen wijst op een toenemende afbraaksnelheid met de diepte.

De factoren welke de afbraaksnelheid bepalen zijn: materiaal, landgebruik, vochtgehalte, temperatuur, pH en aeratie. Met name gebruik als bouwland, hoge temperatuur en bekalken schijnen zeer bevorderend te zijn voor de oxydatiesnelheid.

Metingen van de oxydatiesnelheid van het veenprofiel op Zegveld (perceel no. 3) welke een slootpeil heeft van 70 cm -mv, gaven een te verwachten zakking van 7, 4 mm/j aar voor deze grond bij 15,5

•c.

De temperatuursinvloed bedroeg 7,7%/•c (Q

10 van ongeveer 2,1). Tot een zuigspanning van 30 cm H

2o bleek geen anaerobie voor te komen. Bij uitdroging wordt tot een zuigspanning van 3000 cm geen effect

verwacht. D~ relatieve afbraaksnelheid bedroeg 0,04-0,13 gr/gr organische stof jaar-1 bij 30°C, hetgeen laag is voor organische stof (gemiddeld 0,24 voor organische stof in bouwland).

Op grond hiervan moet het veen gerekend worden tot een resistente vorm van orgar.ische stof, Het meest resistente deel bevindt zich op 40-50 cm -mv en het minst resistente op grotere diepte. Uit analyse van de samenstelling van cl!'i').ti.:r·&anische stof vermoeden wij dat het

' r .- r; ' , i ': r I j " ; 1 i 1 ·• 1

I I ' ' ;!I ~ . • -' . i \.

veen een vrij kleinè fr.Act i~ 1g".JP.f!kk!1<Hjk oxydeerbare organische stof bevat en dat de oxydat'ie ~iëi]il!;\ ''K~f'grootste deel van de totale afbraaksnelheid bepaalt.

Een gevolg hiervan is, dat de C/N verhouding van het veen op zich weinig betekanis heeft, aangezien dit niet de C/N verhouding van het

afgebroken deél weer hoeft te geven. Een tweede gevolg is dat bij aan-houdende diepe ontwatering verwacht mag worden, dat de afbraaksnelheid van het veen verder af zal nemen, hetgeen eveneens tot gevolg heeft dat bij ontwatering van veen op Zegveld met een hoog slootpeil tot een slootpeil van 70 cm, eerst een grotere oxydatiesnelheid verwacht mag worden, welke in de loop der tijd af zal nemen (enkele jaren).

Al met al blijkt voor het veen te gelden, dat de zakking een gevolg is van de grote hoeveelheid aan organische stof en niet van het gemakkelijk afbreekbaar zijn hiervan, waardoor, hoewel de afbraak langzaam is, de aanvoer van organische stof afkomstig van het gras, deze afvoer niet compenseert. Pogingen om deze oxydatie aan banden te leggen lijken neer te komen op het terugbrengen van bijna niets tot helemaal niets.

1. INLEIDING

1.1. A 1 gemeen

Onder veen wordt verstaan die laag van de aardkorst, hoofdzakelijk van organische aard, welke is ontstaan onder waterverzadigde omstan-digheden als een gevolg van onvolledige omzetting van plantenmateriaal ten gevolge van hoofdzakelijk anaerobie. Een verandering in deze

anaerobie heeft stopzetting van dit proces tot gevolg en veroorzaakt een afbraak van het opgehoopte materiaal.

Toen ten tijde van de ontginning (circa 900 jaar geleden) de grond-waterstand in de veenweidegebieden werd verlaagd, werd een begin ge-maakt met dit afbraakproces en de daarmee samenhangende zakking

(SCHOTHORST, 1979). Voor de bedijking van de rivieren was de oor-spronkelijke hoogteligging van de veengronden NAP (met kleidek) tot ± 1 m NAP (zonder kleidek). Momenteel is de hoogteligging circa- 1,5 tot - 2 m NAP waarbij tevens moet worden opgemerkt dat de hoogstgelegen delen van vroeger thans het laagst liggen.

Het spreekt vanzelf dat een gevolg van deze zakking was dat het polderpeil herhaaldelijk moest worden aangepast. Dit ging vaak zeer moeizaam. Zo werd in de polder Zegvelderbroek in 1877 het polderpeil verlaagd van 1,60 naar 1,68 m -NAP. In 1907 volgde een verlaging van nog eens 3 cm waarna in 1917 een grote strijd begon om een

ver-laging van het polderpeil van 1,86 tot 1,94 gedaan te krijgen. Deze verlaging kwam 8 jaar later tot stand en bleef zo tot 1947, waarna werd besloten het peil om de 2 jaar met 1 cm te verlagen. Dat de

situatie in 1940 niet bevredigend was tonen de 28 individuele onder-bemalingen aan, welke nodig waren om aan de toen geldende eisen te voldoen (SCHOTHORST, 1971).

Om aan de thans geldende eisen te voldoen voor economisch boeren (meer draagkracht, opbrengst etc.) is een nog lagere grondwaterstand Alterra-WUR

gewenst wat een grotere zakking tot gevolg heeft. Was het beeld voor 19SO nog een zakking van maximaal S mm per jaar, de hoogteligging van het maaiveld van de daarna aangelegde proefveldjes met een diepere grondwaterstand geeft meer dan een verdubbeling hiervan te zien

(tabel 1).

Tabel 1. verloop van de gemiddelde hoogte van Zegveld van 52- '70 in m -NAP

Slootpeil tot 'S2: 2,25 m; 'S2-'64: 2,60 m; '64-'72: 2,7S m -NA? (SCHOTHORST, 1971)

mei'S2 sept. 'S4 mrt. 'SS aug.'SS jan.'S6 mrt.'60 mrt.'62 apr. '67 okt.'70

1,89 1.98 1,98 1,99 2,01 2,01 2,02 2,08

De zakking die optreedt is het grootst in de eerste jaren na peil-verlaging en is dan hoofdzakelijk te wijten aan krimp en klink (SCHOT-HORST, 1979). Later wordt de daling constant en is dan hoofdzakelijk te wijten aan oxydatie van de organische stof.

Onderzoek naar zakkingen van veengronden in het algemeen wordt

veelvuldig in diverse landen gedaan (Florida Everglades: B.C. VOLK, 1976; JOHN C. STEPHENS, 1976; V.S.: JOHN C. STEPHENS + ERNEST H. STEWART, 1976; Canada: J.A. CAMPBELL, 1981; Duitsland: R. EGGELSMAN, 1976; Nederland: SCHOTHORST, 1978).

1.2. Componenten van z a k k i n g

De verschillende componenten van zakking zijn de volgende: klink, krim~ en oxydatie (SCHOTHORST, 1979 en 1980).

1.2.1. Klink

Klink doet zich voor bij ontwatering van veen omdat een deel van het veen door verlaging van het grondwater geen invloed meer ondervindt van de opwaartse waterdruk en daardoor zwaarder drukt op het onderliggende veen, Door de toename van deze druk treedt een compactie op van het veen onder het grondwater. Het is een grond-mechanisch proces en kan met behulp van grondgrond-mechanische formules (Terzaghi; Fokkens; etc.) berekend worden (FOKKENS, 1970).

De samendrukkingscanstante (6dikte/6K) die voor de berekening van klink van veen wordt gebruikt is afhankelijk van de belastings-toename. Tot een belasting van circa 50 g/cm2 is hij kleiner dan daarboven, omdat deze kracht minimaal nodig is om de structuur in het veen te breken en het dichter op elkaar te drukken.

Deze kracht van 50 g/cm2 wordt niet gehaald hij een peilverlaging van 50 cm, aangezien de grondwaterstand 60% van het slootpeil zakt. Bij het opbrengen van een meter zand is er een kracht van circa 175 g/

2

cm waardoor de berekende zakking wel binnen enkele jaren optreedt (SCHOTHORST, 1978).

Volgens metingen van SCHOTHORST (1979) bedraagt bij een peil-verlaging van 50 cm de zakking door klink 4 cm in 9 jaar op Zegveld, Hoenkoop en Alblasserwaard. Het is in de tijd gezien een logaritmisch verlopend proces en 70% van de zakking vond plaats in de eerste drie

jaar.

1.2.2. Krimp

Krimp is een campactie van het veen tengevolge van een vochtver-lies zoals dat ontstaat bij ontwatering en verdamping. De mate van krimp is afhankelijk van de hoeveelheid colloïdale bestanddelen van het veen. Deze hoeveelheid neemt toe bij een hogere graad van

humi-ficatie. Hierbij worden hoogmoleculaire humiden en wassen gevormd en deze stoffen hebben de neiging tot aggregatenvorming hij wateront-trekking. Een hogere humificatiegraad leidt dus tot een grotere mate van krimp (KUNTZE, 1976),

Krimp vindt plaats in het veen boven de grondwaterspiegel. De hoeveelheid bedraagt circa 30 cm sinds de ontginning waarvan 80%

plaatsgevonden heeft in de bovenste laag (30 cm). Evenals klink treedt krimp op voornamelijk in de eerste jaren na ontwatering.

1.2.3. Oxydatie

De oxydetie van organische stof is een biochemisch proces waarbij organische stof wordt omgezet (afgebroken) in

co

₂ en H

2

o,

welke ver-dwijnen. Het uit zich mogelijk in een lager organisch stofgehalte in de bovengrond van het veen. Het uit zich tevens in een extra N-leveran-tie van de bodem. Een grond met een diepere ontwatering, dus grotere oxydatie (SCHOTHORST, 1982) geeft dezelfde opbrengsten als een grond met een ondiepe ontwatering en een N-gift van 150 à 200 kg/ha.

Via de extra ruweiwit opbrengst en hGt N-gehalte van het veen is de geoxydeerde hoeveelheid te berekenen (2.2.3). Na enige jaren van ont-watering is de zakking bijna volledig toe te schrijven aan oxydatie van organische stof. (Dit blijkt uit vergelijk N-leverantie bodem en zakking) (SCHOTHORST, 1978). Het proces oxydatie is weliswaar langzaam maar continu verlopend, dit in tegenstelling tot krimp en klink.

De meningen over het belang van deze oxydatie liepen sterk uiteen. Zo werd in de VS de oxydatie als dè oorzaak van zakking beschouwd, terwijl het in Rusland beschouwd werd als bodemvorming (hogere op-brengsten door de extra N die vrijkomt bij oxydatie). In Nederland werd de oxydatie voor het eerst waargenomen toen uit bemonstering in de Koekoekspelder bleek, dat er organische stof verdwenen was. Tevens werd een extra N effect gemeten op proefvelden bij een lagere grond-waterstand (SCHOTHORST, 1978). Beide verschijnselen worden aan oxydatie

toegeschreven. Zo langzamerhand is men in gaan zien, dat oxydatie van veen een belangrijk proces is enerzijds met verhoogde opbrengsten en anderzijds met het verdwijnen van de organische stof. In de Veenhoop (BORGER, 1975) wordt zelfs vermeld, dat er in West Friesland een veenlaag geneel verdwenen is door oxydatie.

In dit rapport wordt gegeven:

1. Wat er zoal optreedt aan zakking en oxydatie in diverse veenweide-gebieden en onder welke omstandigheden voor zover bekend (Inventa-risatiegebieden),

2. Wat er bekend is over het proces oxydatie uit onderzoek voornamelijk in het buitenland.

3. Resultaten van metingen van oxydatiesnelheid van het veen op Zegveld (perceel no, 3) gecombineerd met een chemische verdeling van de organische stof in fracties.

Dit alles heeft tot doel meer inzicht te krijgen in het verloop van het oxydatieproces, hetgeen een basis kan leveren voor maatregelen om de oxydatie te voorkomen dan wel te verminderen.

2. INVENTARISATIE ZAKKING

2.1. In 1 e i d i n g

De toegepaste meetmethoden zijn globaal in tweeën te verdelen: de eerste waarbij metingen verricht worden aan in het veld genomen monsters (voornamelijk

co

2 produktie) en de tweede waarbij de zakking van het maaiveld gevolgd wordt. De eerste methode, waarbij gekeken wordt naar een bepaalde component van zakking, heeft als nadeel de moeilijkheid om het in een daling van het maaiveld te vertalen. De tweede heeft als nadeel dat de zakking gemeten wordt en er weinig

informatie is over de bijdrage van de verschillende zakkingscomponenten, Om de straks in het laboratorium verkregen gegevens om te kunnen zetten in een zakking van het maaiveld is van verschillende gebieden in

Nederland een inventarisatie gemaakt van gegevens welke reeds bekend zijn. Allereerst volgt hieronder een overzicht van de methode welke bij zakkingsmetingen in Nederland gebruikt worden (2.2), vervolgens een overzicht van enkele veenweidegebieden in Nederland die mogelijk

interessant zijn voor monstername (2.3) en daarna een overzicht van resultaten van oxydatiemetingen uit voornamelijk het buitenland en de verschenen literatuur over het proces oxydatie (2.4).

2.2. Me t i n g e n v a n z a k k i n g e n 2.2.1. Metingen van zakking in het veld

De zakking wordt tot nog toe gemeten door te meten ten opzichte van een punt in de omgeving wat niet zakt. Dit punt is een baken, dat tot in de zandondergrond van het veen geslagen is en dus niet deel-neemt aan de zakking. In de buurt van dit baken worden zakplaatjes in de grond gebracht. Dit zijn twee plaatjes welke horizontaal in de grond gedraaid worden op een bepaalde diepte ten opzichte van elkaar (10 cm). De meting bestaat nu uit de hoogtemeting van de plaatjes en van het maaiveld ten opzichte van het baken. De meting geschiedt 2 maal per jaar. Het resultaat is de zakking van het maaiveld en de zakking per 10 cm, dus er kan tevens gekeken worden welke laag de grootste zakking geeft. Dergelijke zakplaatjes zitten in diverse veenweidegebieden in Nederland al vele jaren in de grond (SCHOTHORST, 1980).

2.2.2. Berekening van zakking op grond van minerale samenstelling Zakplaatjesmetingen geven te zien dat bij een peilverlaging van 60 cm er slechts 4 cm klink optreedt. Aangezien een dergelijke drastische peilverlaging nooit voorkwam in het verleden moet de sinds die tijd opgetreden zakking van circa 2 m voornamelijk in de bovengrond hebben plaatsgevonden, dus tengevolge van oxydatie en krimp. Deze kunnen op hierna volgende manier berekend worden door monsters te nemen van het veen (SCHOTHORST, 1978).

Aanname bij deze berekening is, dat het oorspronkelijke veenprofiel homogeen van samenstelling is geweest. In gebieden waar kleilaagjes zijn afgezet gaat dit dus niet op, danwel moet er hiervoor een cor-recite aangebracht worden, maar ook in een homogeen profiel als

Zegveld geldt dit niet helemaal, aangezien bovenop vermoedelijk mosveen afgezet is geweest.

Berekening van zakking door krimp

Krimp kunnen we beschouwen als het samendrukken van grond. Een 3

cm veen gaat dan naar evenredigheid van de samendrukking meer orga-nische stof bevatten, waardoor het volumegewicht (Wh) toeneemt. Onder het grondwater (hier treedt geen krimp op) bedraagt dit volume-gewicht 0,12 g/cm3 (=Wh

1), De krimp wordt nu berekend volgens:

s

_sh

=

met d = dikte van de veenlaag op dit moment in cm Ssh = krimp in cm

Hierbij wordt in feite wel aangenomen, dat het volumegewicht van de organische stof door oxydatie niet verandert, waardoor wanneer dit wel het geval zou zijn de krimp wordt onderschat, Gemiddeld be-draagt de krimp in het veenweidegebied 28 cm sinds de ontginning (SCHOTHORST, 1978).

Berekening van zakking door oxydatie

Wanneer organische stof oxydeert blijven de minerale bestand-delen achter. Uitgaande van een homogeen profiel kan uit de toename van het volumegewicht van de minerale delen naar de bovengrond toe de oxydatie worden berekend (onder het grondwater komt geen oxydatie

voor), Omdat door krimp het volumegewicht van de minerale delen ook toeneemt wordt deze eveneens bepaald.

Tevens kan de oorspronkelijke dikte van een huidige laag op deze manier berekend worden. Als oorspronkelijke waarde voor het volumegewicht van de minerale delen wordt 0,025 gr/cm3 _{genomen (Wm1).}

d = I w ~ m d dl = en w d _!!!_ wml volumegewicht van de dikte huidige laag oorspronkelijke dikte

w

m

w--

d mi minerale delen in cm met Ssh + S

0x = zakking in cm tengevolge van oxydatie en krimp.

Op deze manier berekend, vond SCHOTHORST (1978) een zakking tenge-volge van oxydatie van 176 cm sinds de ontginning. Het blijkt dus dat 85% van de totale zakking een gevolg is van oxydatie.·

Uiteraard kunnen op deze manier ook zakkingen tengevolge van oxydatie en krimp per jaar uitgerekend worden als er maar steeds bemonsterd wordt. Tabel 2 geeft een overzicht van gemiddelde zakking sinds de ontginning (SCHOTHORST, 1978).

Tabel 2. Het gemiddeld volumegewicht van organische stof (Wh) en de minerale delen (W ), de berekende krimp (S h)' krimp plus _{m s} oxydatie (S h _s + S ) 0 en de oxydatie (S ) 0 Diepte _Wh

w

s _{ssh +} s s m sh 0 0 -3 -3 cm -mv g.cm g.cm cm cm cm 0-10 0,24 0,25 10 90 80 10-20 0,22 0. 19 8 66 58 20-30 0. 18 0,08 5 22 17 30-40 0. 15 0,05 3 10 7 40-50 0. 13 0,04 I 6 5 50-60 0. 13 0,04 I 6 5 60-70 0. 12 0,03 0 2 2 70-80 0. 12 0,03 0 2 2 totaal 28 204 176 Alterra-WUR

2.2.3. Berekening van zakking door oxydatie uit extra N-leverantie Een tweede manier om oxydatie te berekenen is door te kijken naar de N-leverantie van de bodem. Bij oxydatie van het veen komt N vrij. Dit uit zich onder andere in een hogere opbrengst en een hoger

eiwitgehaltE van de droge stof (SCHOTHORST, 1978). Indien geen N wordt toegediend is de N-opname uit de bodem te bepalen aan de ruw-eiwit opbrengst.

Rekenvoorbeeld (SCHOTHORST, 1978)

Het N-gehalte in de organische stof van laagveengronden bedraagt circa 4%. Het opname-percentage door het gras wordt gesteld op 50%. Een veengrond met een slootpeil van 0,2 m -mv levert 2 ton ruw eiwit ofwel 500 kg extra ten opzichte van een zandgrond. Dit is

500 16

100

=

80 kg N/ha (ruw eiwit 16% N in gras).

Dit komt overeen met een verlies aan organische stof van 80

=

4000 kg/ha 0,5 x 0,04

Bij een gemiddeld volumegewicht van 0,2 g/cm3 is het verlies in cm per jaar 0,04/0,2 = 0,2 cm/jaar.

Bij een slootpeil van 0,7 m -mv komt de oxydatie volgens deze berekening neer op 6 mm per jaar dus 3 keer zoveel.

Tabel 3 geeft een overzicht van de zo verkregen resultaten door middel van meten en berekenen voor verschillende veenweidegebieden

bij verschillende slootpeilen (SCHOTHORST, 1978).

1'.•1_{n l ). De zakking van maaiveld (s), de inklinking Vdli de ondergrond} Proefobject Zegvei derbroek Z~>gve lderbroek Bleskensgraaf Bleskensgraaf Bleskensgraaf Hoenkoop Hoenkoop Hoenkoop

de berekende oxydatie (S )en de irreversibele krimp 0

na zes jaar diepere ontwatering

Slootpeil m -mv 0,20 0,70 0,35 0, 70 1 ,00 0,40 0,70 1 ,00

s

mm 45 92 10 52 101 20 40 64 mm 15 27 0 16 38 7 14 24

s

0 mm 14 29 12 19 46 14 24 38 mm 16 36 - 2 17 17 - 1 2 2 2.3, I n v e n t a r i s a t i e v a n d e z a k k i n g i n d e d i v e r s e v e e n w e i d e g e b i e d e n 2.3.1. Inleiding

Hieronder volgt een overzicht van enkele veengebieden welke moge-ltjk in aanmerking komen voor verder onderzoek naar oxydatie (bijvoor-beeld monstername). Als uitgangspunt van dit overzicht heb ik de

~a:twezi.gheid van zakplaatjes genomen, zodat van de gebieden de zakking

over diverse jaren bekend is. Vervolgens is gekeken naar een verschil in veensoort en/of profielopbouw zoals het al dan niet aanwezig zijn van een kleidek. Vervolgens wordt hier bijgevoegd gegevens omtrent de pH, luchthuishouding en mogelijk andere van belang zijnde gegevens. De weergave zal zoveel mogelijk in grafische vorm zijn. De gegevens

zijn gehaald uit diverse door C.J. Schothorst verrichte metingen in

de jar~n zeventig. Deze resultaten zijn terug te vinden in het archief

1an het ICW en in deze gevallen zal verder geen bron meer vermeld

1.:, .. 2. Relatie gz-ondwaterstand-slootpeil

Bij onderstaande gebieden zal steeds het slootpeil in cm onder

h~t maaiveld aangegeven worden. De grondwaterstand is tengevolge van de lage infiltratiesnelheid uit de sloot (1 mm/d) en de hoge

permea-bili.tei~ van de bovengrond ongelijk aan het slootpeil maar volgt dezG

:.e~. Zo zal bij een verlaging van het slootpeil de verlaging over de 3emiddeltl<l grondwaterstand zo'n 60% hiervan bedragen (fig. 1, SCHOTHORST, 198L)

91WSI 80

..

0 _{110 80} SLOOTPEIL H 5 A 'u ~o.6 H.+l1 • \J'fTO _, cm-m•· 30 1 I

""'

_B m\ :?EGvno

Fig. 1. De grondwaterstand als functie van het slootpeil.

h h en

gem' max

diepste en de

h . is respectievelijk de gemiddelde, de m1n

hoogste grondwaterstand en b het verloop van de gemiddelde grondwaterstand over het jaar waarbij aangegeven het overschot

en 0, 70 m -mv (N-E

0,8) per maand bij slootpeil (hs) van 0,20 m in het Zegvelderbroek (SCHOTHORST, 1982)

2.3.3. Veenweidegebied Zegveld

2.3.3.1. I n l e i d i n g . Proefboerderij Zegveld: ligging ten westen van Utrecht en ten noorden van Woerden. Het beslaat 120 ha oppervlak van een circa 6 m dik bosveenpakket op een zandondergrond. Voornamelijke opzet van de boerderij is onderzoek naar bedrijfseco-nomische aspecten van peilverlaging (zie bijlage 1: ligging Zegveld). De gemiddelde hoogteligging van het gebied bedraagt -2,15 m NAP. De verschillende slootpeilen bedragen in cm -mv: 20-30; 50-60; 70-80 •. 2.3.3.2. A 1 gemeen. Het profiel bestaat uit een vrij homogeen veenpakket van circa 6 mop een zandondergrond. Globaal is de opbouw van het profiel als volgt:

0 - 25 cm sterk veraard veen

25 - 70 cm zwart geoxydeerd bosveen 70 - 650 cm bruin bos- en zeggeveen

650 - cm zandondergrond.

Het organisch stofgehalte bedraagt 85% in de ondergrond en neemt naar boven toe af tot circa 40% (fig. 2A). De pH-KCl bedraagt 4-5 en is over het gehele profiel vrij constant (fig. 2B).

Het poriënvolume bedraagt circa 70% in de bovengrond en neemt naar onder toe tot circa 90% (volumepercentages). Het gemiddelde

luchtgehalte in het voorjaar neemt af met de diepte van circa 10%

0 ORGANISCHE STOF .

PH -KC I

10 20 30 40 5o 60 10 eo o or-...!._.!.2_.::;3 _ _:4t__-;5r-....::r g /1009 20 20 40 40 60 60 80 CM-MV A BOCM-MV _B

Fig. 2. Gemiddeld organische stofgehalte (A) en de pH-K Cl in relatie tot de diepte (B) op Zegveld

aan het oppervlak tot 1% op 50 cm bij een slootpeil van 30 cm. Een verlaging van het slootpeil naar 70 cm geeft een verdubbeling hier-van (SCHOTHORST, 1982).

De gemiddelde zakking op Zegveld bedraagt 8-17 mm/jaar en lijkt hoofdzakelijk afhankelijk van het slootpeil. Fig. 3 geeft bij ver-schillende slootpeilen de gemiddelde zakking in mm/jaar over de jaren '6~-'76, waarbij onderscheid wordt gemaakt tussen zakking in de bovengrond (oxydatie en krimp) en zakking in de ondergrond (klink). Uit de lagere zakking bij 75 cm slootpeil ten opzichte van 65 cm

slootpeil blijkt wel dat het slootpeil niet de enige factor is.

Het verschil zit hem voornamelijk in de bovengrond (de klink bedraagt ongeveer 3 mm/jaar voor de profielen). De zakkingen zoals over deze jaren hebben niet altijd dergelijke proporties gehad. Zo is sinds de ontginning het hele profiel ruim 2 meter gezakt wat een gemiddelde zakking geeft van 2 mm/jaar. Dit verschil zit voornamelijk in de

slechtere ontwateringatoestand in die tijd. Circa 80% van deze zakking komt voor rekening van oxydatie. Fig. 4 geeft aan hoeveel veen er uit een huidige laag van 10 cm verdwenen is en wat de oorspronkelijke dikte van de laag was. Hoewel de zakking veel geringer is dan de hui-dige zakking, is hier wel uit te halen, dat met een hoger slootpeil de oxydatie wel verlaagd, maar niet tegengegaan kan worden. Het beeld geeft verder aan, dat de oxydatie zich voornamelijk in de

17

ZAKKING ,,, mmtJaar

OKLINK

~KR

IMP+OXYDATIE

slootpeil em-my

Fig. 3. Gemiddelde zakking in mm per jaar in relatie tot het sloot-peil (Zegveld) 10 20 30 40 50 60 70 80 cm-mv oorspronkelijke dikte

•erdvenen door oxydatie verdwenen door krimp dikte momenteel(10 om)

Fig. 4. De oorspronkelijke dikte per laag van 10 cm en de verdeling van de verdwenen dikte in krimp en oxydatie. Totaal verdwenen door oxydatie 176 cm; totaal verdwenen door krimp 28 cm in

bovengrond heeft afgespeeld, wat gezien de daarvoor nodige aerobie ook wel te verwachten viel. De schets geeft echter niet het niveau van de huidige oxydatiesnelheid aan. Zo kan niet gezegd worden, dat in de bovenste 10 cm de oxydatiesnelheid

~~~

mm/jaar bedraagt en in de laag van 70-80 cm

9

~~

mm/jaar, aangezien de oxydatie in de ondergrond pas de laatste jaren is opgetreden. Voorheen lag deze laag op een diepte van 2,80 m -mv en was de oxydatie nul.

Het is zelfs niet uitgesloten, dat een laag in de ondergrond op dit moment sneller oxydeert dan de laag in de bovengrond. De in fig. 4 gegeven volume-afname door krimp en oxydatie is berekend aan de hand van de verandering in volumegewicht voor organische stof en minerale delen, met de diepte zoals weergegeven in fig. 5.

cm-mv

Fig. 5. Gewichtsaandeel organisch materiaal en minerale delen als functie van de diepte (Zegveld)

Wh = org. stof; W =min. delen en W

=

massatotaal in g/cm3

m s

2.3.3.3. Za k k i n g p e r c e 1 en 3, 8, 13 en 16. Voor de ligging van óe percelen op de proefboerderij wordt verwezen naar bijlage 2.

Naast de verschillen 1n grondwaterstand welke in 5rote mate de zakking bepaalt komen er op de percelen in Zegveld nog meer verschillen voor. Zo heeft een deel van de percelen een mineraal toemaakdek. Naast een verla~ing van het organisch stofgehalte zal dit gevolgen hebben voor de fysische eigenschappen van de grond, met name voor de lucht en

vochthuishouding en daarmede mogelijk ook voor de oxydatie.

Op grond hiervan zijn enkele percelen aan de hand van reeds ver-richte bemonstering (SCHOTHORST) nader bekeken. Deze percelen zijn perceel 3 en 16 beide met een laag slootpeil en perceel 8 en 13 beide met een hoog slootpeil, waarbij de percelen 16 en 8 een toemaakdek

hebben. In tabel 4 zijn voor deze percelen het slootpeil en de zakkingen aangegeven gemiddeld genomen over de jaren '66-1_{76. De zakking en}

krimp + oxydatie zijn gemeten met behulp van metingen aan zakplaatjes. De oxydatie is berekend zoals beschreven in 2.2.2 (allen in rnm/jaar).

Tabel 4. Gemiddelde zakking over de jaren '69-'76 voor de percelen 3, 16, 13 en 8 in Zegveld

Perceel Slootpeil Zakking Krimp + Ox. Oxydatie Toemaakdek

3 70 15,5 12,3 4,4 niet

16 80 11 8,7 6,2 wel

13 20 7,7 4,9 2,2 niet

8 30 4,8 3,7 3,1 wel

(Zakking uit: Drainage and behaviour of Peat Soils (SCHOTHORST, 1982) Opgemerkt moet hierbij worden, dat de krimp in de eerste jaren sneller was dan in de laatste jaren.

Uit deze tabel blijkt, dat de zakking (zoals verwacht) het grootst is bij de percelen met een diep slootpeil. Voor de oxydatie geldt hetzelfde. Opvallend is echter ook het verschil in oxydatie tussen percelen met en zonder toernaakdek bij (nagenoeg) gelijk slootpeil. De oxydatie verloopt bij de percelen met een toemaakdek sneller dan die zonder. Op grond van organisch stofgehalte zou echter het omge-keerde te verwachten zijn (fig. 6). Het verloop van het organisch stofgehalte met de diepte is verschillend voor de percelen.

Dit zal voornamelijk een gevolg zijn van het toemaakdek, wat een logisch lager organisch gehalte tot gevolg heeft. De hogere oxydatie

Orcaniloh• 1tot o~-L~2~~~~~4~o7-~~~~~B~o~.__1~oo 2o 40 6o Bo ·cm-mv I I I I ,~1' ' .,~

'"'"-

• "'lf. ~f 16 '\ \ ' \ ' I ' I I ' _' ' 9/1009

Fig. 6. Organische stof verdeling in een profiel zonder toemaakdek (perceel 3) en met toemaakdek (perceel 16) (Zegveld)

is dus zeker niet een gevolg van het organisch gehalte. Lettend op de luchthuishouding voor beide profielen (fig. 7) wordt hiervoor mogelijk wel een verklaring gevonden. In deze schets zijn vol.% lucht voor beide profielen uitgezet met de diepte. Het gebied geeft aan de waarden tussen de minimale en maximale luchtpercentages in.

vol.% lucht

0 10 30

---

··---·

p•roeel}

Tonder toemaakdek _met ptro . . _toemaakdek l1'

Fig. 7. Vergelijking van de gemeten vol.% lucht voor een perceel met toemaakdek (perceel 16) en een perceel zonder toemaakdek

(perceel 13) in 1970 (Zegveld). Slootpeil resp. 80 en 70 cm -mv. Alterra-WUR

De bepalingen zijn verricht in maart, juni, augustus en september 1970. Op de bovenste 15 cm na is het luchtgehalte in percelen met toemaakdek veel hoger dan die zonder toemaakdek, dit terwijl neerslag, temperatuur, poriënvolume en grondwaterstand voor de profielen nage-noeg gelijk was. Het hoger vol.% lucht zal voor betere aerobie zorgen en daardoor mogelijk de oxydatie versnellen wat zich dan vooral zal moeten uiten in de laag van 20 tot 70 cm -mv. De hogere oxydatie is in overeenstemming met hetgeen gemeten is (zie tabel 4). Bestudering van de zakking gemeten met zakplaatjes per 10 cm geven geen duidelijk beeld wat hiermee overeenstemt, omdat bij deze gegevens de krimp niet van de oxydatie gescheiden kan worden.

2.3.3.4. C on c 1 u s i e s. Op Zegveld komen na verlaging van het slootpeil zakkingen voor variërend van 4 tot 16 mm/jaar, De zakkingen door oxydatie bedragen 2 - 6 mm/jaar, De verschillen in oxydatie-snelheid van het veen lijken voornamelijk een fysische oorzaak te hebben. Hoe hoger het luchtgehalte is en des te dieper de lucht door kan dringen, des te sneller zakt het profiel door oxydatie. Chemische analyses van het veen zijn echter niet voorradig, hoewel hierin geen grote verschillen te verwachten zijn, gezien de homogeni-teit van het veenprofiel op Zegveld.

2.3.4. Veenweidegebied Hoenkoop

2.3.4.1. A 1 gemeen. Hoenkoop is gelegen in de Alblasserwaard. (Zie bijlage 1). De dikte van het veenpakket aldaar is circa 4 m met wisselende dikke en dunne kleilaagjes in het profiel. Het profiel

is bedekt met een fluviatiel kleidek van 30-40 cm. De gemiddelde hoogteligging is 1,60 m -NAP met uitschieters naar 1,80 men 1,10 m -NAP. Deze hoger gelegen delen komen overeen met de plekken waar het kleidek het dikst is. Over het algemeen wigt het kleidek uit en wordt dunner e~ minder zandig, naarmate de afstand tot de Hollandse IJssel toeneemt. Hoe de invloed van dit kleidek is op de zakking en oxydatie kan in dit gebied goed bestudeerd worden. Nader bekeken zullen

hier worden de percelenBen C (zie bijlage 3 voor de ligging hiervan), waarvan perceel D duidelijk meer varieert in samenstelling dan profiel Ben een hoge< kleigehalte heeft. Fig. 8 geeft deze variatie aan.

D

D

B

·

...

--

..

.: . ·

....

~--

..

;t<Ü1bê-K

·:~ = .. : • . .-_.;~ ->~

_:-...

40 ',. ·' - 40f..:...."-''--=-=:..c.;~

--g~~~~-:

veerJ

veen

veen

·veen

Fig. 6. Enkele profielen op Hoenkoop

De algemene profielopbouw is: 0 - 40 cm venige klei

40 - 70 cm zwart geoxydeerd bosveen

70 - 400 cm bruin bos en zeggeveen met slappe venige kleilaagjes

>1,00 cm zware klei.

2.3.1,.2. Z a k k i n g v a n d e p e r c e 1 e n B e n D (Hoen koop). De afwisseling van de dikte van de kleilaagjes in het profiel, alsmede de variatie in de dikte van het kleidek zorgen voor variaties in organische stofgehaltes op korte afstand. Ondanks deze variaties is gemiddeld genomen het organische stof-gehalte van perceel B groter dan dat van perceel D (fig. 9).

Met behulp van zakplaatjes zijn de zakkingen van deze percelen gevolgd. Hieronder zijn de gemiddelde zakkingen genomen over de jaren '69-'79 weergegeven in mm/jaar. Hierbij is in '77 nogal wat gewisseld met het slootpeil op perceel D (verhoging) wat zwelling tot gevolg had, vandaar de hier geringe gemeten zakking (zelfs kleiner dan de berekende oxydatie).

0 20' 40

...

..

6

...

.

..

,.

0\

.

~

..

I

·:

_I I

8

•

•

••

•

••

· cm.mv •1 9/.1009 eo~~~~~~~~~~~~ 20 40 60 80 ORGANISCHE STOF

Fig. 9. Gemiddeld organisch stofgehalte voor de percelen B en D (Hoen koop)

Tabel 5. Gemiddelde zakking in mm/jaar over 1_{69-'79 na peilverlaging}

van 30 cm -mv naar 100 resp. 70 cm -mv in 1₆₉

Perceel B D Slootpeil Zakking 100 70 11 ' 1 3,3 Krimp + Ox. 8,4 2,5 Oxydatie 7,0 4,4 Opmerking in 1_{77 slootpeil} verhoogd (40 cm)

Tevens zijn jaarlijks maaiveldshoogtemetingen verricht waaruit de zakkingen gehaald kunnen worden (fig. 10), De gemiddelde zakking over

1_69-1_{70 bedraagt voor perceel B 7,5 mm/jaar en voor perceel D 6 mm/jaar,} hetgeen terugredenerend overeenstemt met de hogere ligging van perceel D en eveneens met het lager organisch stofgehalte en de hogere grond-waterstand.

De zakking van 7,5 mm/jaar van het maaiveld komt niet overeen met de 11,1 mm zoals met de zakplaatjes gemeten werd. Dit kan het gevolg zijn van het meten over een ander aantal jaren maar kan ook veroorzaakt worden door de variaties die op korte afstand van elkaar voorkomen,

maaiveld hoogte C -NAP

160

--

165---•

170

_{~L----~-~~----~'7~,---c'7~2~--~-~73~--~-~~~J~A•A~R~-~75}

Fig. 10. Daling van het maaiveld voor de percelenBen D in de. jaren '69-'75 (Hoenkoop)

Gemiddelde zakking: B

=

7,5 mm/jaar; D 6 mm/jaar

De oxydatiesnelheid van het veen 1s moeilijk met die van het veen op Zegveld te vergelijken, omdat de slootpeilen verschillen. De oxydatie bij de percelenD en 3 (Zegveld) is gelijk,maar een sloot-peil van 1 m -mv zoals bij perceel B het geval is komt op Zegveld niet voor en dit slootpeil is juist zo van invloed op de oxydatie zoals bij Zegveld reeds bleek. Dat ook hier het slootpeil een rol speelt bij de oxydatie blijkt bij de bestudering van de droge stof-opbrengsten bij verschillend slootpeil en met verschillende N-gift (fig. 11). Hoewel een extra N-gift bij alle slootpeilen nog wel _een positief effect heeft lijkt een slootpeilverlaging van 40 naar

70 cm nauwelijks effect te hebben. Dit in tegenstelling tot een

slootpeilverlaging van 70 naar 1 m -mv, waarbij het effect veel groter schijnt te zijn. Een verklaring hiervoor ligt vermoedelijk deels ook weer op het vlak van de luchthuishouding.

In fig. 12 zijn luchtgehaltes in vol.% gegeven in relatie tot de diepte gemeten in maart en september van '72 en '73 op de percelen B (slootpeil 1 m -mv) enD (slootpeil 0,7 m -mv). Het gebied geeft de gehaltes tussen de minimale en maximale gevonden waarde.

-1 1 1! 4 3 2 1 1 1 0 9 8 7 ton dr. st./ha

r;::

v

~

-~

_~

,-~

_~

-~

_{~ ~}

~

_~

_~

~ ~

_~

_~

_'~

~

~

·V

/

[%

_~

/

~

!;;;:

~

~ ~

~

~

~

~

~

/

[%

~

~

~

~

~

1%

~

0 150 300 0

r---100

'--- _r

-0

_llota.koop

fZ!

Bl 11 k IDI~&& r

r?

~

_~

r;;::

_/

_'~

~

~

/ /

~

/

~ ~

~

~

~ ~

7

~ ~

~

f;::

~

_~

_~

f;::

_~

~

~

~

~

/

~

~

~

V

V

_V

V

V

~9

0 150 300 k

-

-

'

-70

40

SlO g N /ha otpeil cm-mv

Fig. 11. Grasopbrengsten bij verschillendeN-giften en slootpeil (Hoenkoop en Bleskensgraaf '70-'74) 60

0

8 cm-mv Tol%

lucht

0\---'+--r+--=<20~-20

B

80 tm-mv

Fig. 12. Vergelijking van de gemeten vol.% lucht voor de percelen B en D in 1972 en 1973 (Hoenkoop)

olootpeil 100 respectievelijk 70 cm -mv

Hieruit blijkt wel, dat het vol.% lucht in profiel B duidelijk groter is en tevens veel dieper doorgaat. Vooral dit laatste zou wel eens van belang kunnen zijn gezien het kleidek dat bovenop het profiel ligt, Op perceel D zit de lucht voornamelijk in de bovenste 25 cm, terwijl op perceel B de lucht tot circa 50 cm doordringt. Tevens zit er op 40 cm juist de grote sprong in organische stofgehalte, wat mede de oor-zaak zal zijn van het grote oxydatieverschil tussen beide profielen. Per slot van rekening geeft een slootpeilverlaging van 30 cm maar een gemiddelde grondwaterstandsdaling van 18 cm, maar dit heeft wel even een verhoging in oxydatie tot gevolg van 4,4 naar 7,0 mm/jaar.

2.3.4.3. C o n c 1 u s i e. Concluderend omtrent Hoenkoop kan gezegd worden dat de oxydatie van het veen hier bepaald wordt door de grond-waterstand en het kleidek, dan wel het organisch stofgehalte wat daaraan gekcppeld 1s.

Hierbij blijkt een verlaging van 40 naar 70 cm van het slootpeil minder effect te hebben dan een verlaging van 70 naar 100 cm -mv. Deels zal dit komen door de sterke toename van het organisch stofge-halte onder het kleidek, maar gezien de grootte van de toename in oxydatiesnelheid is het niet ondenkelijk, dat het veen op deze grotere diepte onder het kleidek sneller oxydeert, dan het veen in de boven-grond, want de grondwaterstand is weliswaar diep, maar een oxydatie-snelheid van 7 mm/jaar is erg veel.

Verder lijkt het kleidek wel een gunstige invloed te hebben wanneer Je de oxydatie snelheid vergelijkt met Zegveld, want bij een slootpeil van 100 cm -mv blijkt de oxydatie nauwelijks groter dan Zegveld met een slootpeil van 80 cm -mv (zie tabel 4 en 5), nog afgezien van het feit, dat uit draagkrachtsoogpunt een hogere grondwaterstand gehand-haafd kan worden.

2.3.5. Veen~eidegebied Alblasserwaard (Bleskensgraaf)

2.3.5.1. A 1 gemeen. Voor de ligging wordt verwezen naar bijlage 1. Het profiel van Bleskensgraaf is vergelijkbaar met Hoenkoop, namelijk bos en zeggeveen met kleihoudende laagjes van wisselende dikte en een fluviatiel kleidek van circa 30-40 cm. De dikte van het veenpakket is 7-9 m en dus bijna 2 keer zo dik als Hoenkoop. De opbouw van het profiel is voor 2 percelen (I en lil) weergegeven in fig. 13. De hoogteligging is circa 1,65 m -NAP. Het oorspronkelijke slootpeil

brUin

bos- en

zeggeveen

bruin

bosveen

veen

I

Fig. 13. Profielopbouw percelen I en 111 (Bleskensgraaf)

(30 cm -mv) is met de aanleg van de proefveldjes in 1

69 verlaagd naar 70 en 100 cm -mv. Verschil met Hoenkoop is echter dat over '69-'75 Bleskenagraaf beduidend sneller blijkt te zakken (tabel 6), namelijk

101 mm tegen 64 mm bij een slootpeil van 1 m -mv en 52 mm tegen 26 mm bij een slootpeil van 70 cm -mv. Dit laatste is echter beduidend minder dan de zakking van 98 mm welke voorkwam op Zegveld bij een slootpeil van 70 cm -mv. Hieruit blijkt de gunstige invloed, welke het kleidek op de zakking heeft.

Tabel 6. Afname in dikte van de profiellagen, de totale krimp + oxydatie (S₈h)' totale klink (Sc) en de totale zakking (S) over de periode 1969-1975 in mm; tussen haakjes over de periode 1973-1974

(SCHOTHORST, 1982)

Depth in Zegvolderbroek '. Bleskensgraar Hoenkoop

m- surface 20b 20a 3 16 111 I D B -~--

- - - -

---·· Q-0.20 16(3) 21(0) 20(3) 22(1) 7(0) 13(2) 5( 1) 11 (2) 0.20-0.40 8(2) 20(2) 21(2) 16(2) 9(3) 12(3) 9(5) 9(2) 0.4Q-{).60 8(2) 18(4) 19(7) 11(5) 8(2) 13(21 2(0) 10(3) 0.6Q-{).80 6(2) 3(3) 11(6) 8(4) 8(2) 12(31 1(01 <(2) 0.8Q-1.00 3(3) 2(2) 0(0) 2(0) 4(0) 13(6) 0(01 3(0) 1.00 19(3) 20(1 0) 27(4) 27(11) 16(2) 38(6) 9(0) 24(3)

s ••

41(12) 64(11) 71(18) 59(12) ·36(7) _{_63(16~} 17(6) 40(9)

s,

19(3) 20(10) 27( 4) 27-(11) 16(2) 38(6)• 9(0) 24(31

s

60(15) 84(21) 98(22) 86(23) 52(9) 101(22) 26(6) 64( 12) Depth ditchwater

level in m - surface 0.50 0.80 0.70 0.80 0.70 1.00 o.<o 1.00

---

- - -

--

.. _{- -·} ·--- ---

- - - · - · -

--- - - ·

2.3.5.2. Zak k i n g van de p e r c e 1 en I en lil (A 1 b 1 as s e r w a a r d). Het slootpeil blijkt ook hier weer van groot belang te zijn. In fig. 14 zijn de zakkingen weergegeven voor de percelen I (slootpeil 1 m -mv) en lil (slootpeil 0,70 m -mv) bepaald door maaiveldshoogtemetingen over de jaren '69-'75 (zie bijlage 4).

rn3a1veld

15b

CM-NAP

165

17

69

'70

-.

--

'-71

-

-

.

-

-

-llootptll ,.,..,.

--

. . U:.le~C U,) u/J~ :I.

'72

'73

74JAAR'75

Fig. 14. Zakking van het maaiveld voor de percelen I en lil (Bleskens-graaf)

De gemiddelde zakkingen bedragen 11,7 mm/jaar voor perceel lil en 18,3 mm/jaar voor perceel I. Uit de droge stof opbrengsten over '70-'74 (fig. K) blijkt, dat bij een dieper slootpeil de opbrengst groter is en daar dus een grotere oxydatie verwacht mag worden en tevens dat het effect van peilverlaging groter is dan bij Hoenkoop. Uit berekeningen via toename van het volumegewicht van de minerale delen wordt echter geen verschil in oxydatiesnelheid van het veen gevonden over de jaren '69-'76.

Tabel 7. Zakking van de percelen I en lil in de jaren '69-'76 (Bleskensgraaf)

Perceel Slootpeil Zakking Krimp + Oxydatie

oxydatie

cm -mv mm/jaar mm/jaar mm/jaar

I 100 22 16,3 4,3

lil 70 9,9 9,1 4,3

Het organisch stofgehalte voor beide profielen is nagenoeg gelijk (profiel lil iets hoger (2 à 3%) in de bovengrond dan perceel I) en vergelijkbaar met Hoenkoop perceel B (fig. 9). De pH is ongeveer 4,5 en vrij constant met de diepte. De luchthuishouding geeft boven in het profiel meestal voor beide hetzelfde (soms iets hoger voor perceel lil) en is voor perceel I in de ondergrond meestal iets hoger maar beide hebben diep nog een redelijk vol.% lucht. Deze gegevens zouden voor perceel I (dieper slootpeil) een hogere oxydatie doen ver~achten,

hetgeen kennelijk niet het geval is. Misschien dat dit verschil het gevolg is van een verschil in veensoort (zie profielopbouw fig. 13) wat dit effect teniet doet. Al met al lijkt de oxydatie geringer dan bij andere gebieden en is de zakking voornamelijk het gevolg van krimp.

2.3.5.3. Con c 1 u s ie. Concluderend kan opgemerkt worden dat het slootpeil grote invloed heeft op de zakking, echter niet op de oxydatie. Dit laatste komt misschien doordat, hoewel het vol.% lucht bij verlaging van het slootpeil toeneemt, er bij het hoge slootpeil toch ook al tot op vrij grote diepte een redelijk vol.% lucht voorkwam (5% op 60 cm).

Anderzijds zou het verschil kunnen zitten in de samenstelling van het veen wat dan tevens een verklaring zou kunnen geven voor het

relatief lage oxydatieniveau ten opzichte van andere gebieden (Zegveld/ Hoenkoop).

2.3.6. Veenweidgebied Paaslo Oldemarkt (SCHOTHORST, 1980)

Een heel ander veengebied vinden we in Paaslo in N.W. Overijssel (bijlage 1). Hier zijn over de zakkingen en oxydatie slechts summier gegevens gevonden, aangezien in dit gebied voornamelijk gekeken werd naar verbetering van het bodemprofiel van klei op veengronden door vermenging van de grenslaag met de zware kleilaag.

De problemen welke zich op deze gronden voordeden waren geringe draagkracht in voorjaar en herfst en verdroging in de zomer.

De profielopbouw was als volgt:

0- 20 zware grijze kalkloze knippige klei 20- 30 zwartvenige gruislaag

30- 60 vast matig verweerd zeggeveen 60-140 bruin weinig verweerd zeggeveen 140-280 zeer slap rietzeggeveen

> 280 zandondergrond.

De bewerkingen welke er op uitgevoerd zijn, zijn de volgende: B: bewerkt met mengrotor tot 40 cm + 30 ton schuimaarde

C: geploegd tot 30 cm + 30 ton schuimaarde

E: onbehandeld

pH = 6,05 pH = 6,30 pH 4,25 Het effect van de bewerking was, dat de grond in de zomer beter werd (natter) maar wel later en minder draagkrachtig waardoor het

totaal effect nadelig was.

De zakking van het, al lange tijd, diep ontwaterde profiel was respectievelijk 25, 11 en 14 mm, voor respectievelijk B, C enE in de eerste 3 jaar na bewerking.

De verliezen door oxydatie werden berekend op grond van de

extra N-leverantie (opnam~). Deze bedroeg 1 mm/jaar voor de bewerkte en 2,5 mm/jaar voor de onbewerkte percelen. De verwachting was dat ten gevolge van de bewerking (veen in de bovengrond + hoge pH) de oxydatie bij de bewerkte percelen hoger zou zijn. Dit blijkt niet het geval te zijn, maar deze lagere mineralisatie is vermoedelijk het gevolg van de nattere omstandigheden. Opvallend is wel dat de oxydatiesnelheid zo laag is. Dit zit hem waarschijnlijk vast op de aard van het veen in dit gebied. Dit veen is minder verweerd, heeft een lagere pH en een lager N-gehalte dan het veen in de

Westelijke veenweidegebieden. De lagere oxydatie-snelheden van deze

gebieden zullen dan ook voornamelijk een chemische oorzaak hebben. (Soortgelijke proeven op Mastenbroek en Spannenburg (1977) gaven

dezelfde resultaten (LUTEN, ).

2.3.7. Conclusies

Hoewel dit overzicht van de veengronden in Nederland geenszins volledig is \zo~jn bijvoorbeeld de veengebieden in Gelderland, met een ondiepe zandondergrond niet in beschouwing genomen) geeft het een indruk van mogelijke zakkingen in den lande en welk aandeel hierin voor rekening komt van oxydatie. Gemiddeld zal dit bij huidig ontwateringsregiem circa 5 mm/jaar zijn, zodat momenteel de veengron-den 2 à 3 keer zo snel verdwijnen (en zakken) als in de voorgaande eeuwen. Uit het overzicht blijkt voorts, dat de zakking door de oxydatie veelal gekoppeld is aan het luchtvolume in de grond welke op zijn beurt voor een groot deel weer bepaald wordt door het sloot-peil, maar dat dit niet de enige factor van belang is.

Voorts blijkt, dat de profielen met een kleidek minder snel zakken dan die zonder kleidek, wat weer enigszins teniet gedaan wordt door het handhaven van hoger slootpeil in deze gebieden. Een groot deel van de oxydatiesnelheid wordt zodoende bepaald door de fysische grootheden vocht>-en luchtgehalte. Een tweede factor, welke zeker ook van belang is, is de veensoort en de chemische samenstelling

van het veen wat zeer sterk tot uitdrukking komt in verschillen tussen objecten in het Westelijk veenweidegebied en die in N.W.-Overijssel. Maar misschien is het ook wel eens de oorzaak van het feit, dat de oxydatie8nelheid bij een peilverlaging van 70 naar 100 onevenredig veel meer toeneemt dan bij een peilverlaging van 40 naar 70 cm -mv.

De voorgaande inventarisatie verschaft niet alle informatie die nodig is om te kunnen bepalen wat de preciese invloed is van verschil-lende factoren (als luchtgehalte, vochtgehalte, temperatuur en samen-stelling veen) op het oxydatieproces. Dit wordt nog eens versterkt door-dat verschillende slootpeilen of variaties in samenstelling (kleilaag-jes) een onderling vergelijk bemoeilijkt.

Dergelijke gegevens kunnen beter uit laboratoriumbepalingen ge-haald worden welke voornamelijk in het buitenland verricht zijn. Hierna volgt een overzicht van resultaten verkregen uit diverse onderzoeken op oxydatiegebied met name in de V.S.

2.4. 0 x y d a t i e 2.4.1. Algemeen

Wanneer organische stof aan de lucht wordt blootgesteld, wordt deze afgebroken. Dit gebeurt in al onze gronden en is onafhankelijk van de hoeveelheid organische stof. Tegenover deze afvoer van or-ganisch materiaal staat een aanvoer welke een gevolg is van afsterven van plantenwortels, toevoer van bovengrondse plantendelen, uitscheiding van levende plantenwortels en van eventuele organische bemesting.

In verreweg de meeste gronden zijn aan- en afvoer met elkaar in even-wicht en komt het organische stofgehalte rond de 1 à 10% te liggen.

Duidelijk hierbuiten vallen onze veengronden waar de afvoer enkele malen groter is dan de aanvoer, wat deels een logisch gevolg is van het hoge organisch stofgehalte. Anderzijds is er een andere flora van

micro-organismen, alsmede een vertraagde afbraak onder te natte om-standigheden en andere eindprodukten (org. zuren) (STEVENSON, 1982).

Het C-gehalte in alle produkten bedraagt gemiddeld 50%. Bij

af-~raak komt deze als

co

₂ vrij en dit wordt dan ook als maat voor de

afbreeksnelheid gebruikt. Wanneer men kijkt naar

co

2 produktie van de grond, is een aanzien-lijk deel (30%) hiervan afkomstig van de wortels, een klein deel ten-gevolge van chemische omzettingen en het gros tenten-gevolge van afbraak van plantenmateriaal door micro-organismen. De 30% van de wortels

zijn ongeveer voor de helft ook een gevolg van mierobiele activiteiten, zodat in het totaal ongeveer 85% van de

co

2 produktie voor rekening van micro-organismen komt. Dat het proces niet een en al microbiologisch is, blijkt uit de bestudering van het temperatuur-effect. Bij verhitting tot 65°C is er een toename, bij hogere temperaturen volgt een afname (te warm voor de meeste micro-organismen). Bij temperaturen boven de 90°C vindt echter weer een toename plaats, omdat het chemisch proces dan de overhand krijgt (STEVENSON, 1982).

Schematisch wordt het proces van aan- en afvoer weergegeven in fig. 15 (WAKSMAN, 1952). Dit schema doet de processen echter simpeler lijken dan ze zijn. In de natuur zijn verschillende groepen van micro-organismen constant bezig met afbreken en ombouwen van planten en dierlijke resten in andere vormen, soms simpeler, dan weer complexer. Zelfs wanneer een micro-organisme doodgaat stopt deze transformatie niet, omdat het dode organische substraat opnieuw gebruikt wordt door

'""""."'0'' !J>-o<10>r.,,.,...", "''C9"". 0·>"7" co, lV'C .,o

-""(

_.,,.._.-.g ~~·

-~-Fig. 15. De rel at ie tussen de verschillen.de processen welke betrekking hebben op de synthese en afbraak van organische stof in de grond

(WAI(SMAN, 1952)

In fig. 16 wordt de organische stof over 3 fracties verdeeld namelijk PM (welke het verse plantenmateriaal bevat, BlO, welke de biomassa in de grond omvat inclusief het materiaal wat wordt opgenomen bij de omzettingen en MET de gevormde metabolische produkten.

De kwantitatieve verdeling van de organische stof over deze fracties wordt bepaald door de aan- en afvoer met hun snelheden, zoals schema-tisch is aangegeven. Bij afbraak wordt organische stof verdeeld over de fasen MET en BlO met de fracties f en afbraaksnelheden r. Hierbij komt

co

2 vrij. Na verloop van tijd ontstaat er evenwicht in de grond bepaald door de afbraaksnelheden en de aanvoer van vers materiaal.

De formatie en afbraak van humus is een cyclisch proces, alleen is de cirkel niet gesloten. Aanvoer van N, 0, C, H, Ca, Mg, P en S geschiedt via een uitwendige bron, terwijl andere elementen verdwijnen via de lucht dan wel door fixatie. Ten tweede worden tijdens de

afbraak van grote,kleine moleculen gemaakt en kleine moleculen ver-laten de 'circel' gemakkelijker dan grote, Bij alle transformaties spelen de micro-organismen echter een belangrijke rol.

F,.

BlO

PM

--@}

MET

AANVOER PM

PM

F,., B KG/I-fA

MET

BlO

MET

R ·I .B 0 m A· F M _{m m}

MET

M KG/Ht.

Fig. 16. Verdeling van organisch materiaal in plantenmateriaal (PM), biomassa (BlO) en metabolische produkten (MET) met de om-zettingen en de daaruit tot stand komende evenwichtsteestand r

=

rel. omzettingssnelheid (g/g.t)

f

=

fractie van de omzetting

2.4.2. Micro-organisme in de bodem

2.4.2.1. A 1 gemeen. In de bodem bevinden zich gemiddeld 300-500 kg/ ha micro-organismen. Een kenmerk van de micro-organismen is veelvuldig dat ze leven op hun bestaansminimum: ze zijn kleiner dan normaal en

veelal in rustvorm aanwezig.

In de bodem komen 90% van de micro-organismen geadsorbeerd aan de vaste stof voor (voornamelijk aan de organische stof). Dit heeft onder

andere tot gevolg dat de micro-organismen langer in leven blijven (halfwaardetijd van 1700 uur 1n plaats van 65 uur). Hierbij komt nog eens een delingstijd welke 10 - 100x korter is dan in het laboratorium bepaald, (Een delingstijd van 2 uur bij 30°C is niet abnormaal). Dit alles geeft micro-organismen de gelegenheid in te springen in goede tijden eu een voorraad reservevoedsel op te bouwen, waarop enige tijd geteerd kan worden,

Een gevolg hiervan is, dat bij toediening van vers organisch materiaal aan grond er een 'explosie' van activiteit plaatsvindt

(fig. 17). Deze explosie bestaat in eerste instantie uit een directe toename in activiteit (LAG fase), welke als maat gebruikt wordt voor in de grond aanwezige micro-organismen. (Maximale initiële respiratie-snelheid) gevolgd door een constante toename door groei (LOG fase),

1000

10

1 .

1.0

20

30 DAGEN

Fig. 17. Activiteit explosie van micro-organisme na toediening van vers organisch materiaal

Deze groei is exponentieel. Vervolgens volgt de stationaire fase, waarop het verse materiaal verbruikt is, gevolgd door de afstervings-fase welke enige tijd in beslag kan nemen, doordat micro-organismen

langzaam sterven en elkaar 'opeten'. Uiteindelijk wordt weer terugge-keerd op het uiteindelijke niveau. Een gevolg hiervan in de praktijk is tevens, dat het

o

2 gehalte in een grond na toediening van vers organisch materiaal, zeer sterk kan dalen en dit enige weken stand kan houden (EPSTEIN en KOHNKE, 1956).

2.4.2.2. G r o e p e n v a n m i c r o - o r g a n i s m e n. De groepen van organismen welke bij deze omzettingen een rol spelen zijn bacteriën, actinomyceten en schimmels (STEVENSON, 1964).

Bacteriën

Dit zijn de meest overvloedige en de meest verscheidene groep van micro-organismen, variërend van 2 tot 100 millioen/gram grond. De grootste hoeveelheid bevindt zich in de bovenste 15 cm van de grond, echter de hoeveelheid wordt door veel factoren snel beïnvloed (pH, vocht, aeratie etc.). Ze zijn te verdelen in twee groepen namelijk autotroof (zelfvoorzienend) en heterotroof (breken organisch materiaal af), waarvan de laatste de overhand hebben.

Actinomyceten

In aantal wat minder dan bacteriën, maar in gewicht ongeveer gelijk. Hun aantal is niet zo sterk seizoensbeinvloedbaar als de

bacteriën, maar ze worden wel merkbaar beïnvloed door organische stof, vocht, pH en temperatuur.

Ze zijn heterotroof met een wijd voedselbereik en passen zich goed aan. Het zijn echter extreem langzame groeiers en kunnen daardoor voor de eerste afbraak nauwelijks als concurrenten voor de bacteriën gezien worden. Dat ze toch in grote hoeveelheden gevonden worden, zou er op kunnen wijzen, dat ze van belang zijn bij de afbraak van de meer resistente componenten. Ze zorgen voor de typische 'grondlucht'.

Schimmels

Schimmels zijn heterotroof en spelen tevens een rol in de afbraak van organische stof. De hoeveelheid waarin ze voorkomen is moeilijk te bepalen want ze komen voor in de vorm van vegetatief mycelium en

reproducerende spore. Ze zijn gering in aantal, maar hebben grote cellen waardoor ze wat betreft microbieel protoplasma, de bacteriën en

actinomyceten evenaren. In tegenstelling tot deze hebben ze een hoge zuurtolerantie en komen ze vooral voor bij pH's kleiner dan 4,5.